• 研究背景

长期暴露于室外环境的石质文物常经历表面劣化，红色污渍是其表面常见且顽固的问题。这些出现在大理石和石灰岩表面的红色污渍通常由化学反应、污染物沉积和微生物过程的复杂相互作用引起。虽然微生物定植与生物劣化有关，但其具体机制尚不清楚。

北京孔庙和国子监是国家级重点文物保护单位，其主体建筑大成殿前的丹陛石雕为明清时期的遗存。由于长期的户外暴露，丹陛表面出现了大面积红色污渍。针对这一现象，北京科技大学科技史与文化遗产研究院的王媛媛等人对其成因进行了系统研究。

• 研究主要内容

本研究聚焦于北京孔庙和国子监丹陛石雕上的红色污渍。通过微生物培养与分子鉴定 (ITS测序)、扫描电镜-能谱分析、拉曼光谱及高效液相色谱-质谱联用等多种分析技术相结合，系统揭示了红色污渍的成因：主要致色微生物为色素真菌Lizzonia empirigonia，未检测到铁/铅氧化物等无机致色证据；代谢物分析表明类黄酮和聚酮化合物是关键的致色物质；同时，通过可控感染实验证明，该真菌的生长依赖外源有机物而非直接降解石材。

1.研究亮点

(1) 成因定性：首次明确红色污渍的微生物主导属性

研究确证红色污渍主要由色素真菌Lizzonia empirigonia及其代谢产物 (如类黄酮、聚酮) ）引起，而非传统推测的铁、铅氧化物等无机成因，从而挑战了对该类污渍的固有认知。

(2) 机制阐明：揭示真菌在贫营养基材表面的独特生态策略

研究发现L. empirigonia主要依赖大气沉积的外源有机物形成生物膜生长，而非直接降解利用石材矿物。其酸性代谢产物虽可能导致微观侵蚀，但未造成石材基质的显著质量损失，这明晰了微生物与文物的相互作用模式。

(3) 方法创新：建立并验证了一套多技术联用的系统分析方案

研究成功整合了微生物培养鉴定、SEM-EDS、拉曼光谱、HPLC-MS等多种技术，为石质文物生物劣化研究提供了可借鉴的完整技术路线与系统分析方法。

(4) 实践指导：提出了基于成因的针对性预防性保护策略

基于上述发现，研究强调控制表面有机污染物积累是预防此类生物着色劣化的关键，并为制定定期清洁、环境控制及低影响清洁技术等具体维护方案提供了直接的科学依据。

2.图文赏析

图1. 图形摘要

图2. 北京孔庙和国子监丹陛石雕红色污渍的取样情况

图3. 北京孔庙和国子监丹陛石雕红色污渍的微观形貌、拉曼光谱及扫描电镜分析结果

• 研究总结

本研究系统揭示了北京孔庙和国子监丹陛大理石红色污渍的形成机制，指出色素真菌Lizzonia empirigonia及其代谢产物是主要致因。该真菌的生长高度依赖外源有机物，而非直接降解石材。这一发现强调了在温带气候区大理石文物保养中，定期清洁表面有机残留物及控制环境的重要性。研究不仅为理解石质文物生物着色现象提供了微生物学视角的解释，也为文化遗产的预防性保护和可持续管理提供了具体的策略建议。未来研究需进一步关注长期微生物-矿物相互作用、微生物群落间的互作关系，以及季节性气候变化对劣化过程的影响。

• 作者团队介绍

第一作者 王媛媛

北京科技大学科技史与文化遗产研究院硕士研究生。研究方向为文物微生物病害防治研究。

通讯作者 查剑锐

北京科技大学科技史与文化遗产研究院教师。研究方向为石质文物保护，文物保护材料。

阅读英文原文：https://www.mdpi.com/3639334

• Coatings 期刊介绍

主编：Dr. Emerson Coy, Adam Mickiewicz University in Poznań, Poland;

Prof. Dr. Wei Pan, Tsinghua University, China

期刊专注于发表涂层、表面、界面及薄-厚膜领域的研究成果。目前，期刊已被Scopus、ProQuest、SCIE (Web of Science)、Ei Compendex等数据库收录。

2024 Impact Factor：2.8

2024 CiteScore：5.4

Time to First Decision：13 Days

Acceptance to Publication：2.9 Days

期刊主页：https://www.mdpi.com/journal/coatings